摘要：随着地基处理设计水平的提高、施工工艺的改进和施工设备的更新，我国地基处理技术发展很快，对于各种不良地基，经过地基处理后，一般均能满足建设要求。
关键词：住宅楼；自行车坡道；地基处理方案；优化
1 工程概况
1.1工程概述
芳馨园住宅楼工程建筑面积为78843.32平方米，地下三层，地上二十四层，地下建筑面积为19940平方米，基坑深15.78米。由于进场之前，建设单位已将基坑开挖完毕，没有考虑附属结构自行车坡道的施工，而且设计要求附属结构需待主体结构封顶一个月后方可施工，故自行车坡道只能待主楼施工完后才能施工。主楼基底标高为-15.78米，自行车坡道紧临主楼东侧，基底底标高为-6.90－-5.40－-3.00－±0.00，具体详见附图1。另外该工程于2000年10月10日开工，要求在2001年12月30日竣工交付使用，工期为447天，压缩到国家工期的45%，工期要求非常紧。
1.2工程地质概况
由于原基坑自行车坡道部位边坡在基础垫层施工前因管道渗漏而造成1：1边坡塌方，主楼施工完后，对该部分基坑进行了回填，为了确保回填土及以下地基真实情况，施工前对自行车坡道部分地基进行了勘探，并结合该工程地质报告详细资料，该部分地层分布如下：①层素填土，黄褐色，中密，可塑，湿，以粉土为主，厚度为8.50米－8.70米；②层回填细砂、黄褐色，中密，可塑，湿，含有粉质粘土团，厚度为5.0米－6.0米；③层粉质粘土，黄褐色，中密，可塑， 湿，含氧化铁，厚度为5.3米；④层粉细砂，褐黄色，中上密，饱和，厚度为2.70－4.80米；⑤层粘质粉土，褐黄色，中上密，饱和，厚度为7.6－10.20米，其下分别为细中砂、细石砂卵石、重粉质粘土、细砂等。
1.3地下水位概况
根据该工程地质工程勘察报告，场地内地下水有两层，一层埋深为2.90－3.90米，属潜水型地下水；第二层为承压水，静止水位埋深9.00－10.70米。地下水对混浊凝土无腐蚀性。
2 原设计要求
该工程主楼地基设计承载力为180Kpa，自行车坡道附属结构须在主楼结构封顶一个月沉降稳定后方可施工，而且要求附属结构回填土地基需全部挖除，采用C15素混凝土置换至设计标高。
3 方案讨论及选择
根据现场情况，为了在确保质量的前提下缩短工期、节约成本，对原设计要求进行分析：
①自行车坡道结构底标高为-6.9米，主楼基础底板底标高为-15.78米，主、附标高相差8.88米，即自行车坡道地基有大部分为8.88米深回填土，需按设计要求全部挖除置换成C15素混凝土，并且基坑需开挖至-15.78米；
②自行车坡道部位原边坡因地下管线渗漏造成1：1边坡系数滑坡，滑坡部分主楼施工时全部采用素土回填至地面。若开挖-15.78米深，基坑边坡支护较困难：回填土摩擦力较小，很难采取土钉墙或拉锚护坡桩护坡；
③该场地地下水位较高且较丰富，含有两层水位：-2.9－-3.9；-9.0－-10.70，在回填土壤中进行降水成孔较难成功；
④施工工序较多，工期较长，如不能按期竣工，将面临200万元的工期罚款，而且C15混凝土回填成本较高。
针对以上原因分析，选择对回填土地基如何处理是关键问题，经过讨论研究，对此，认为对回填土地基进行加固处理可以达到上述目的。根据以上几点，结合施工手段，材料供应及现场情况，提出两种处理方案：①固化法（水泥注浆）；②无砂混凝土桩。经设计、监理、建设、施工等单位讨论研究，决定采用无砂混凝土桩来进行地基处理。
4 设计计算
考虑到施工作业的方便，现场平整后，在地面对地基进行处理。在自行车坡道底板结构范围内对其地基进行设计计算。
原主楼地基持力层地基承载力为：fsm.k=180Kpa
4.1设计桩径为：410mm，桩端坐落在原状土上，设计桩长为：15.0米，保护桩长为700mm。
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4.2单桩承载力设计计算
根据分式：
Rk=(πDΣqsiLi+Apqpk)/K
式中：
Rk－单桩承载力（KN）
D－桩径 D＝410mm
qsi－桩周摩阻力（Kpa）
Li－有效段长度（m）
Ap－桩端面积
qpk－桩端承载力
K－调整系数 K＝1.75
将数据代入上式得： Rk＝127.8KN 取Rk＝120KN
4.3置换率确定：
根据公式： fsp.k=mRk/Ap+αβ(1-m)fk计算
式中：fsp.k－复合地基承载力 取fsp.k＝180KPa
m－面积置换率
Rk－单桩承载力 Rk＝120KN
Ap－桩的断面面积（m2）
fk－桩间土承载力
α－桩间土强度提高系数 α＝1
β－桩间土强度发挥度 β＝0.9
将数据代入上式中 得m=0.1
4.4桩间距确定
按正三角形布桩 由公式m=D2/Ds2
得S＝1.23m 取桩间距S＝1.2m
4.5 桩顶平均应力
δp＝1/m［fsp.k-αβ(1-m)fsk］=1990Kpa
4.6桩体强度R设计
R>3δp R按C20要求设计
桩体材料：R32.5普通硅酸盐水泥，石屑，石子（碎石）。
4.7褥垫层设计
褥垫层厚度：200mm
褥垫层材料：级配砂石或中粗砂
褥垫层施工：采用平板振捣器，往返振捣三遍。
具体布桩及大样详见附图2
5. 方案实施及效果
5.1方案实施
根据设计计算要求，对自行车坡道地基采取无砂混凝土桩进行加固处理，制定出详细的施工方案，质量保证措施，以确保地基加固质量。
施工方案主要要点简述如下：
a.根据自行车坡道结构外皮边线，对无砂混凝土桩进行放线定位，定位采用木桩及白灰点确定，以保证不偏位、遗失。
b.所有原材料进场后，应立即组织对其进行复试，经复试合格后方可使用。
c.成孔机械采用长螺旋钻机，无砂混凝土在现场搅拌，并采用混凝土输送泵输送。
d.成桩工艺流程：钻机就位钻孔泵送混凝土提钻成桩移机至下一桩位。
e.为了提高效率，缩短工期，在无砂混凝土中掺入早强剂，以便提前检测桩间土、单桩和复合地基。
f.加强施工监测，制定详细质保措施，避免“断桩”和“跑桩”。
方案在施工过程中，出现过桩间土隆起现象及桩中心偏位现象，但根据质量保证措施对其进行了即时处理，在检测时，发现桩没有异常现象。
5.2实施效果
通过方案讨论选择，将原置换C15素混凝土改为无砂混凝土地基加固，取得明显效果：
①改为加固后，基坑无需开挖-15.78米深，边坡支护深度由-15.78米深变为-6.9米深，采用悬臂护坡桩护坡即可。
②地下水，只考虑-2.90－-3.90米浅表潜水即可。
③工期缩短近20天，成本降低约75万元。
④桩施工完后，经单桩荷载试验和复合地基荷载试验，单桩承载力平均值为126KN，复合地基承载力平均值为184KPa，均满足设计要求。
⑤工程竣工8个月，经投入使用和沉降观测，自行车坡道与主楼之间无沉降差异，未发现地基有何异常，使用效果较好。
6. 经验总结
6.1 对于类似工程附属结构地基为回填土时，应根据土质情况，合理优先选择地基处理方案。
6.2 对于地下水较丰富、回填土较厚（＞8米）的地基，处理应优化考虑无砂混凝土桩对其进行加固处理。
6.3 无砂混凝土桩施工过程中，应随时测量地面是否发生隆起，以免断桩；打新桩时应对已打但尚未结硬桩的桩顶进行桩顶位移测量，以估算桩径的缩小量和判断是否断桩。在施工中如发现桩顶上升量较大且桩数较多时，可对桩进行快速静压，将可能断裂并脱开的桩连接起来，以确保桩体质量。
论文作者:杨国富
论文发表刊物:《防护工程》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/20
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